Sistemas automaticos y de control

SISTEMAS AUTOMÁTICOS Y DE

CONTROLDani Sanchez

Ayyoub Marroun

1- Introducción 2- Sistemas de lazo abierto / cerrado

◦ 2.1- Función de transferencia 3- Componentes de sistemas de control 4- Controladores

◦ 4.1 – Control proporcional◦ 4.2 – Control integral◦ 4.3 – Control derivativo◦ 4.4 – Control PID

5- Transductores 6- Generadores de consigna, comparadores y actuadores 7- El Autómata programable o PLC 8- Web

ÍNDICE

Un sistema automático de control es un conjunto de componentes físicos conectados o relacionados entre sí, de manera que regulen o dirijan su actuación por sí mismos, es decir sin intervención de agentes exteriores (o con intervención humana mínima), corrigiendo además los posibles errores que se presenten en su funcionamiento.

Introducción

Analógicos◦ Trabajan con señales de tipo continuo

Digitales◦ Trabajan con señales binarias

Híbridos analogico-digitales◦ Trabajan con señales analógicas y digitales a la

vez

Sistemas

Lazo abierto: cuando la salida para ser controlada, no se compara con el valor de la señal de entrada o señal de referencia.

Lazo cerrado: cuando la salida para ser controlada, se compara con la señal de referencia. La señal de salida que es llevada junto a la señal de entrada, para ser comparada, se denomina señal de feedback o de retroalimentación.

Sistemas de control de lazo abierto y lazo cerrado

Se caracterizan porque, una vez hechas las actividades, ejecutan un proceso durante un tiempo fijado, independientemente del resultado obtenido, el cual no es comprobado.

Lazo abierto

En ocasiones queremos que la señal a controlar alcance un valor determinado, para ello el sistema tiene que medir continuamente dicha señal para alcanzar ese valor deseado. En este caso el sistema es realimentado, y hablamos de un sistema automático de lazo cerrado.

Lazo cerrado

Es la expresión matemática que, en un bloque, relaciona la variable de salida con la variable de entrada.

La función de transferencia

Dispositivo de entrada de ordenes: son los que permiten al operador la entrada de datos y ordenes al sistema.◦ Los elementos binarios: los que permiten la

entrada de ordenes de tipo simultaneidad ◦ Los elementos numéricos y alfanuméricos:

permiten la entrada de números y letras.

Componentes del sistema de control

Dispositivo de entrada de información: son constituidos básicamente por sensores


Controlador: constituye el sistema de tratamiento de la información del proceso, i establece la manera de cómo se tienen que combinar las entradas de información


Dispositivos de salida de información: Son los que se comunican con el operador


Actuadores y pre actuadores: encarrgados de operar sobre el proceso, y a veces no van directamente conectados al controlador i requieren pre actuadores


El controlador es un elemento fundamental del bucle de control, ya que determina el comportamiento del bucle condicionando la reacción del elemento actuador ante una desviación de la variable regulada respecto a la de control. Se divide en:

Acción proporcional Acción integral Acción derivativa

Controladores

Acelera la respuesta del proceso controlado Produce un offset (excepto integradores

puros)

P: acción del control e(t): señal de error Kp: constante proporcional

Controlador de accion proporcional

Elimina todo offset Eleva las desviaciones máximas Produce respuestas arrastradas y largas

oscilaciones El aumento de Kc aumenta acelera la

respuesta pero produce más oscilaciones y puede llegar a desestabilizar el sistema

Isal

Controlador integral

Anticipa el error y actúa en función del error que iría a ocurrir

Estabiliza la respuesta de bucle cerrado

Controlador derivativo

Son los controladores mas comerciales. Su objetivo es tener todas las ventajas de

los otros 3 y superar sus deficiencias.

Controladores PID

Son dispositivos que transforman una magnitud física en otra magnitud física

Transductores

Estructura:◦ Elemento sensor: Magnitud física a magnitud

eléctrica o magnética◦ Bloc de tratamiento de señal: filtrar, pre

amplificar…, (función adapta)◦ Etapa de salida: Amplificadores, relés,

transmisores, etc. Todos aquellos circuitos que adaptan la señal a la necesidad.

Transductores

Clasificación de transductores◦ Activos: generan directamente la señal◦ Pasivos: necesitan alimentación externa para

captar la señal Clasificación según como codificar la

magnitud◦ Analógicos◦ Digitales◦ Todo o nada

Transductores

Un comparador, también llamado detector de error, es un dispositivo encargado de comparar el valor de referencia con un valor de medida de salida, mediante un trasductor de realimentación.

Generadores de consigna, comparadores y actuadores

Un ACTUADOR es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el actuador proviene de tres fuentes posibles: Presión neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz eléctrica

Dependiendo de el origen de la fuerza el actuador se denomina “neumático”, “hidráulico” o “eléctrico”.

Generadores de consigna, comparadores y actuadores

Se le llama visualizador al aparato que permite ver y mostrar información de ciertos aparatos electrónicos como la caja registradora, una calculadora..

Visualizadores

Es una maquina diseñada para hacer en tiempo real y en ambiente industrial, automatismos combinacionales y secuenciales, y pensada para ser programada por personal no informático.

El autómata programable o PLC

Ventajas◦ Posibilidad de introducir modificaciones sin

cambiar la red de conexión ni añadir dispositivos◦ Espacio de ocupación reducido◦ Mano de obra mas económica◦ Reducción del tiempo de instalación◦ Comandar distintas maquinas con un autómata◦ Reducción del coste de mantenimiento

El autómata programable

Inconvenientes◦ Necesidad de disponer de personal con un cierto

grado de especialización para programarlo y hacer mantenimiento posterior

◦ Su precio inicial puede ser un inconveniente, ya que podría ser mas elevado que otras opciones tecnológicas


Estructura


Unidad de control◦ Tiene la función de consultar el estado de las

entradas y ejecutar las instrucciones del programa que se envían a las salidas o al proceso

◦ El microprocesador es el elemento principal de la CPU

◦ La ejecución tiene un ciclo llamado scan Lectura de entradas Ejecución de programa Copia de tabla de imágenes de salida Inicio de un nuevo ciclo


Memoria◦ Existen varios tipos de memorias:◦ RAM. Memoria de lectura y escritura. ◦ ROM. Memoria de solo lectura, no reprogramable. ◦ EPRON. Memoria de solo lectura, reprogramables

con borrado por ultravioletas. ◦ EEPRON. Memoria de solo lectura, alterables por

medios eléctricos.


Elementos de entrada y salida◦ Son los que permiten la comunicación de el

autómata con el proceso que esta controlado y con el usuario Entradas

Digitales, de CC 24 o 48 V Digitales, de CA 110 a 220 V

Salidas Tipo todo o nada, por relé Tipo todo o nada, por triaca a 220 V máx. Tipo todo o nada, de colector abierto para 24-48 V CC Analógicas, de 0-10 V o 4-20 mA


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